[发明专利]一种提供核磁共振陀螺三轴均匀磁场的柔性PCB线圈

摘要

本发明涉及一种提供核磁共振陀螺三轴均匀磁场的柔性PCB线圈。该柔性PCB线圈的设计方案包括三步骤：1磁场强度和磁场均匀度的理论模型计算和参数确定，2、在开孔磁屏蔽作用下的参数优化和检验，3、柔性PCB板的布线与制作。本发明将NMRG所需xyz方向三轴磁场线圈集成在一张PCB上，更有利于NMRG的小型化与集成化。采用移位并列出线与交点拉开等布线技术，一方面实现了出线磁场的抵消，提高了磁场均匀性，另一方面减少了PCB所需层数，有效降低了PCB加工难度。该线圈具有磁场均匀性高、考虑磁屏蔽与线圈磁场的耦合、易安装、易于小型化、制作简单、加工精度高等特点。

主权项

1.一种提供核磁共振陀螺三轴均匀磁场的柔性PCB线圈，包括一个线圈框架与一个柔性PCB线圈，其特征在于，所述柔性PCB线圈包含一组提供z方向均匀磁场的多环线圈、一组提供x方向均匀磁场的鞍型线圈及一组提供y方向均匀磁场的鞍型线圈，使用时将柔性PCB线圈包裹在线圈框架外并接好引线后就产生NMRG所需的三轴均匀磁场；所述柔性PCB线圈中z方向均匀磁场的多环线圈的设计，首先利用Biot‑Savart定律得到无磁屏蔽影响时多环线圈z方向的磁场分布情况B(z,λ)，其中λ为线圈匝数、位置、半径参数，然后将线圈磁场的变化以线圈中心为零点展开：采用中心对称的布线方式后(1)式奇数项为零，得到：其中B为磁场强度，z为纵向坐标，λ为线圈参数；通过调整线圈参数λ使得(2)式中更多的级数为零，得到均匀性好的z方向均匀磁场的多环线圈；所述z方向均匀磁场的多环线圈，将多环线圈整体在屏蔽桶内进行平移达到最优的线圈均匀性，将多环线圈的中心10％区域内的磁场不均匀性δBz＝max|[Bz(z)‑Bz(0)]/Bz(0)|降低到1E‑4量级；所述x方向和y方向均匀磁场的鞍形线圈的设计，先以弧度120度，直径与高度比为1:2的一对鞍形线圈为起点，建立线圈与磁屏蔽耦合的仿真模型，优化线圈弧度、高度参数，提高鞍形线圈的均匀性；优化后的鞍形线圈，其中心10％区域内不均匀度降低到1E‑3量级。